شبيه‌سازي برخورد دو قطره امتزاج‌ناپذير به كمك روش شبكه بولتزمن سه‌مولفه‌اي

كارشناسي ارشد

روش شبكه‌ي بولتزمن يكي از انواع روش‌هاي ديناميك سيالات محاسباتي است كه ماهيت ميان‌مقياسي دارد. اين روش در دو دهه‌ي اخير به يك روش بهينه و قدرتمند براي محاسبات جريان‌هاي پيچيده مانند جريان در محيط متخلخل، جريان آشفته و جريان چندفاز تبديل شده است. از زمان ظهور اين روش، استفاده‌ي آن در جريان‌هاي چندفاز همواره يكي از كاربردهاي مهم آن به شمار رفته است. تاكنون مدل‌هاي دوفاز بسياري در شاخه‌هاي گراديان رنگ، انرژي آزاد، شبه‌پتانسيل و ميدان فازي شبكه بولتزمن چندفاز ارائه شده اند. بااين‌حال، ورود به حيطه‌ي جريان‌هاي سه‌فازي جز در سال‌هاي اخير به‌صورت جدي صورت نگرفته است و مدل‌هاي اندكي در آن ارائه شده است. در اين پژوهش، پس از بررسي معدود مدل‌هاي سه‌فازي روش شبكه بولتزمن، مدل ميدان فازي ليانگ و همكاران به‌منظور كدنويسي برگزيده شد. پس از بررسي قابليت‌ها و محدوديت‌هاي مدل ليانگ بر روي مسائل گوناگون، از آن براي شبيه‌سازي برخورد دو قطره‌ي اختلاط‌ناپذير در محيط سيال چگال استفاده شد. مسئله‌ي برخورد قطرات (و حباب‌ها) يكي از مسائل مهم درزمينه‌ي افشانه‌ها، تشكيل ابرها و قطرات باران، كپسوله‌سازي و تصفيه‌ي پساب هاي نفتي و آب توليدي حاصل از فرايند برداشت نفت مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه افزايش نسبت چگالي ميان دو قطره باعث كم‌تر شدن احتمال برخورد در پارامترهاي برخورد بزرگ‌تر مي‌شود. همچنين كاهش نسبت ويسكوزيته باعث گسترش رژيم ادغام با به دام افتادن فاز پيوسته ميان دو قطره‌ي ادغام‌شده مي‌گردد و مرز رژيم‌هاي ادغام-لغزش را اندكي به پارامترهاي برخورد بزرگ‌تر منتقل مي‌كند. واژه‌هاي كليدي: روش شبكه‌ي بولتزمن، ميدان فازي، جريان سه‌فاز، برخورد قطرات و حباب‌ها

190249

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي - ديناميك سيالات

دكتر سيد مصطفي حسينعلي‌پور